基于强化学习的新能源场站储能一次调频自适应控制策略

针对当前储能参与一次调频时不同控制策略配合存在的缺陷,在传统虚拟惯性和虚拟下垂控制方法的基础上,考虑新能源出力特征,提出一种基于强化学习算法的新能源场站储能一次调频自适应控制策略。所提策略中,强化学习智能体负责根据系统频差和频差变化率实时波动来动态调整储能通过虚拟惯性控制方法参与一次调频的出力占比,进而由储能一次调频自适应控制器计算出虚拟下垂控制方法的出力占比,并获取储能总一次调频出力指令。考虑到新能源场站有功扰动的随机性,本工作中的强化学习智能体通过在特定新能源场站出力扰动下学习获取,其中新能源场站出力扰动由风速扰动通过风电机组模型获取。所提控制策略能充分发挥虚拟惯性和虚拟下垂控制方法在调频前后期的不同优势,实现两种控制方法的最优结合,挖掘储能参与一次调频的潜力。最终在Matlab/Simulink中搭建了区域电网频率响应模型,基于新能源发电突变和新能源发电连续波动两种扰动工况来模拟新能源场站极端工况和实际运行场景,并通过仿真验证了所提控制策略的有效性。结果表明,本工作所提策略能在调频过程中合理调整虚拟惯性出力和虚拟下垂出力的占比,减少电池储能的动作深度,有效缓解新能源出力波动给电网...     

计及SOC均衡的电池储能参与电网一次调频自适应控制策略研究

文章针对电池储能一次调频控制策略的优化,结合虚拟下垂与虚拟惯性控制的性能优势,建立电池储能系统一次调频综合控制模式,同时兼顾频率调节需求与SOC保持效果。基于效用曲线设计储能单元自适应控制规律,对储能出力进行优化调节,并进一步计及储能系统内各单元SOC差异状况,设计均衡控制环节,通过功率输出的二次修正,实现各单元调频责任的合理协调。最后,基于仿真模型验证所提自适应控制策略的有效性。     

基于提升华北电网考核指标的飞轮储能参与调频划分电量控制策略北大核心CSCD

在“双碳”目标的背景下,以风光为主体的具有明显随机性和波动性的新能源大规模并网,接入电网后容易造成电网频率波动,严重威胁电网安全。储能技术辅助调频主力的火电机组参与发电侧一次调频可以有效提升电网安全性和机组运行经济性。为充分利用飞轮储能辅助电网调频的优势,考虑储能当前电量对调频影响,建立火-储联合模型,分析火电-飞轮联合系统调频能力。本工作针对电网频率特性及机组调频特点,以满足调频指标为要求,充分考虑储能当前电量对调频性能的影响,提出一种基于提升华北电网考核指标的飞轮储能参与调频划分电量下垂控制策略。该策略根据飞轮储能当前电量进行计算,在不同电量时采用不同出力时间限制,以尽力满足电网一次调频考核指标。同时,利用MATLAB/Simulink软件分析了在负荷扰动下系统的调频效果及调频资源的出力情况。结果表明所提方法能够在飞轮储能电量处在不同状况时,利用不同放电时间来有效改善机组调频性能,提高机组量化指标。     

考虑SOC的自适应分组策略在储能参与一次调频中的应用

大规模储能电站中各电池组状态的不一致性,使得传统电池参与一次调频研究时的归一化处理难以涵盖所有电池组状态,容易导致部分电池过度充放电。提出了一种考虑电池荷电状态（state of change, SOC）的自适应分组策略,用于储能参与一次调频的应用研究。根据电池的额定容量和SOC对储能电池进行分组,以实时调整各电池组的出力比例;设计评价指标以量化分析电池使用寿命,根据每组电池SOC对其进行综合控制,以实时调整每组电池出力大小,减小电池循环深度,提升其使用寿命。通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明,所提分组策略能在保证一次调频性能的同时,有效提升储能电池的使用寿命。     

基于改进多目标粒子群算法的储能电站定容选址优化配置研究

电化学储能电站在高比例新能源电网中逐步得到了规模化应用,其优化配置策略很大程度上决定了其辅助电网调频调压的效果。为实现电化学储能电站的最优化配置,首先研究了高比例新能源下储能参与电力系统调频调压的控制策略,提出了基于变系数有功无功下垂控制方法。随后,建立了高比例新能源电网下储能系统参与电网调频调压的多目标优化配置模型。该模型以调频综合指标、调压综合指标和系统成本为优化目标,采用了改进型多目标粒子群算法对控制参数配置和储能系统选址定容结果进行优化配置。为避免数据的主观性,采用熵权法对所得到的多目标解集选出最优方案。最后,采用某市区域电网实际算例对储能进行优化配置,区域电网调压综合指标降低了9.2%,调频综合指标降低了25.1%,区域电网节点电压偏差和频率偏差均显著降低,调压和调频效果得到了提升,验证了本文所提出储能定容选址配置方法的有效性和优越性。     

基于模糊控制的储能参与一次调频综合控制策略

针对储能调频控制模式间以临界值方式直接切换造成功率跃变及储能荷电状态（SOC）过高过低,储能出力受限问题,提出一种基于模糊控制的储能参与的一次调频综合控制策略。首先,分析储能虚拟下垂、虚拟惯量和虚拟负惯量控制参数对系统频率响应的影响,确定各控制参数调频优势和稳定变化范围;其次,设计含虚拟负惯量控制的模糊控制器,实现控制模式之间的平滑切换和优势互补,加快频率恢复;最后,采用logistics函数设计SOC反馈控制策略和SOC自恢复控制策略,使储能容量得到更好的保持,提高储能的调频能力。仿真实验验证了所提策略的有效性。     

储能电池参与电网二次调频的高效性评估

为给电网调频资源的优化配置提供参考,研究面向二次调频的储能电池相对于传统调频机组的高效性。阐述储能电池参与二次调频的模式,即接受区域控制误差(ACE)或区域控制需求(ARR)信号两种模式;设计调频效果的综合评价指标,并把该指标相等时储能电池与传统调频机组的容量之比定义为储能电池的高效倍数;基于含储能电池的区域电网调频动态模型,分别在阶跃扰动和连续扰动工况下仿真分析两种参与模式下的储能电池相比传统调频电源的高效程度。结果表明在阶跃扰动下,两种参与模式下的储能电池高效倍数相当,为10～25倍;在连续扰动下,基于ACE信号参与模式时储能电池高效倍数为6～8倍,而ARR模式时的储能电池高效倍数为5～6倍。     

基于MPC的光-储协同调频优化策略

[目的]为了降低光伏发电给电网带来的频率扰动,并进一步提升调频效果,提出了一种基于MPC(Model Predictive Control)的光-储协同调频优化策略,分析了该策略的基本原理、控制流程、约束条件、目标函数并优化了权重系数。[方法]构建了一个基于MPC的光-储并网系统模型,并根据该模型推导出了非线性状态空间方程。为了验证该策略的调频效果,设置了4种不同的仿真环境：无储能、带电池储能、带混合储能以及文章提出的策略。[结果]仿真结果表明：与其他场景相比,所提出的策略在调频效果上是最优的,无储能的条件下调频效果是最差的,此外,采用混合储能的调频方法优于使用电池储能的方法。[结论]在MATLLAB/Simulink平台上验证了所提策略的有效性。在光伏发电系统中,对储能和光伏最大功率点跟踪进行优化控制,能使电网频率更加稳定,从而提高整个系统的稳定性。该研究成果可为光伏发电并网提供参考依据。     

一种风场主动支撑电网的智能自适应控制方法

风电的不确定性和高渗透率,导致电网调度控制难和电网惯量下降等问题,为此提出了基于混合储能的功率分配系数自适应控制策略和基于T-S模糊神经网络的调频功率自适应控制策略。首先,对风场混合储能系统健康状态进行评估;其次,功率分配系数自适应控制器根据各组混合储能系统健康状态系数对风场所有风机输出总功率和调度功率之间的差值进行分配,实现电网调度功率跟踪;最后,调频功率自适应控制器根据电网频率偏差和各组混合储能系统健康状态控制各组混合储能系统为电网提供频率支撑。仿真分析表明,所提出的功率分配系数自适应控制策略能有效分配功率差,减小电网调度控制难度;调频功率自适应控制策略能有效增加电网惯量,为电网提供频率支撑。     

辅助抽水蓄能调频的飞轮控制策略北大核心CSCD

随着可再生能源发电在电网的渗透率逐年上升,其固有的随机性和波动性给电网频率安全带来了挑战。为提升区域系统调频能力,本文提出了飞轮辅助抽水蓄能调频的混合储能方案。为保证飞轮健康有效率地运行,将改进灰色预测模型与模糊逻辑结合,并基于飞轮荷电状态和区域控制偏差的实时感知和评估,构成灰色模糊修正控制对飞轮和抽水蓄能进行能量分配的修正,实现飞轮储能与抽水蓄能的协调互补运行。在飞轮控制模块中,将飞轮荷电状态划分为不同的区间,并利用Sigmoid函数和Logistic回归函数构建了飞轮储能充放电约束和基于区域控制误差与飞轮荷电状态的自恢复模式,确定每个不同的荷电状态区间上飞轮储能系统的出力模式。在MATLAB/Simulink中构建两区域负荷频率模型,在阶跃负荷扰动与随机负荷扰动的情况下对所提方案策略进行仿真验证,仿真结果表明所提方案策略在提高系统调频能力、降低常规能源调频参与度、提高飞轮与抽蓄利用率和提高飞轮荷电状态维持效果等方面具有优势。     

新能源发电系统参与频率和电压响应的模型预测控制策略

随着风电和光伏的快速发展,大规模新能源接入可危及电网的安全稳定运行,新能源发电应参与调频、调压,且提供足够的备用容量.为此,基于模型预测控制方法,本文提出新能源发电系统参与调频和调压的控制策略.该策略分为两层,在考虑风电场、光伏电站和电池储能系统各自的约束条件的前提下:上层控制器通过求解约束优化问题,计算各新能源发电系...     

考虑多场景需求的储能和直流系统频率响应特性协同优化方法北大核心CSCD

新能源具有显著的波动性和不确定性,且提供的转动惯量有限,大规模新能源并网对电力系统频率调节带来了严峻挑战。同时,在异步联网方式下,随着直流规模的不断增加,进一步减小了系统的转动惯量,需要通过储能和直流频率限制控制器(FLC)改善送端电网各扰动场景下的频率控制能力。首先,基于某送端电网的仿真数据构建统一频率模型,分析电网在严重故障和常规扰动场景下的调频需求。在此基础上,针对各类场景下的频率问题,构建了储能控制器和直流FLC调频参数的联合优化模型,通过动态调整两者的调频参数能够兼顾不同场景下的系统调频能力、对受端电网的频率影响程度以及调频经济性。然后,根据所建模型的特点采用遗传算法分层递进求解优化问题,实现对储能控制器和直流FLC调频参数的综合最优设计。最后,在MATLAB仿真平台模拟该送端电网的常见扰动进行效果验证。仿真结果表明所提方法不仅能够兼顾严重故障场景下的送受端电网频率控制,还可以改善常规扰动场景下的送端电网频率特性以及调频经济性。     

储能-火电联合一次调频的双层控制策略

针对储能系统参与一次调频造成储能电池寿命损耗的问题,提出一种储能-火电联合一次调频的双层控制策略,通过改进鲸鱼算法对单位调节功率和分配系数进行寻优,在减少储能寿命损耗的同时提高调频效果,最后搭建储能火电一次调频仿真模型。仿真结果表明：在连续负荷扰动工况下,本文提出策略的储能寿命损耗比固定下垂控制和变系数下垂控制分别减少61.1%和32.8%,频率偏差均方根分别比固定下垂控制、变系数下垂控制和无储能减少40%,100%和150%。     

飞轮储能辅助风电一次调频仿真分析北大核心CSCD

随着风电比重的迅速增加,电力系统的频率稳定性问题也愈加严重。基于Matlab/simulink仿真研究在一定风电渗透率的区域电网中,采用飞轮储能辅助风电进行一次调频的作用和效果。首先,采用简化的线性频率控制建立飞轮储能辅助风电一次调频控制模型,根据传递函数分析飞轮储能参与一次调频的频率特性,然后在负荷功率发生阶跃扰动和连续扰动的情况下,通过时域仿真对区域电网频率特性进行仿真论证,通过对比得出结论,配置一定比例的飞轮储能系统可以迅速响应频率偏差信号,在一次调频仿真过程中系统最大频率偏差以及稳态偏差都得以减少,满足电力系统的性能指标要求,有效提高系统的频率质量。     

电池储能系统辅助电网调频控制策略研究

伴随中国新能源迅猛发展所导致电网频率波动等问题,电池储能广泛应用于辅助传统机组参与调频服务。该文首先梳理中国现有储能相关政策及相关文献,总结储能辅助调频市场环境演变规律,然后,重点分析传统机组调频及电池储能系统参与一次调频的原理过程,详细比对虚拟下垂控制与虚拟惯性控制策略的差异性特点;电池储能系统参与二次调频进行深度剖析,并对阶段功率分配作出详尽分析,同时提出考虑多约束条件的控制策略模型,为储能电站参与调频出力提供有效参考依据。最后,针对储能系统的未来发展提出建设性意见,并对下一步的研究方向做出展望。     

考虑风机分组的风储联合辅助调频双目标预测优化方法

大规模风电场中各区域风速的不一致性,使得传统风机参与电网调频研究时的风速统一化处理并不符合现实需求,也使得电网负荷频率控制更趋复杂。研究了风电机组的调频能力与风速的关系,并分析了不同风速下,风机通过虚拟惯量控制参与电网调频的特性;针对不同风速的风电机组参与电网调频能力的不一致性,分析了利用储能辅助风电机组,以获得更优调频效果的可行性;考虑到储能电池充放电深度与循环使用寿命之间的关系,以频率偏差最小和储能出力最小为目标进行风储联合辅助调频方法的设计,一方面保证良好的调频效果,另一方面最小化储能的充放电深度以提高其循环使用寿命。仿真分析验证了所提方法的可行性与有效性。     

针对风电波动抑制的电池储能SOC鲁棒优化模型

针对风电系统输出功率波动问题,研究了基于风电波动异常数据判断及波动幅度情景划分的,能够有效抑制风电波动的电池储能系统SOC鲁棒优化模型。研究电网调度需求、风电功率预测及风电波动数据特性,建立了风电波动异常数据鲁棒判别模型,为风电波动场景划分提供数据支持;研究不同风电波动幅度场景电池储能系统SOC适应性指标,建立了在不同风险容许度下的SOC鲁棒优化模型;研究基于风电波动数据及其对应的电池储能系统SOC历史数据的SOC鲁棒优化模型求解方法,建立了基于χ2散度函数的SOC鲁棒优化算法;根据风电出力波动及电池储能系统特性,建立了基于特定区域电网的电力系统仿真模型,并根据风电波动特性对电池储能系统SOC优化结果进行仿真分析。仿真结果表明,文章针对风电波动抑制建立的电池储能SOC鲁棒优化模型,对风电波动幅度具有明显的抑制效果,提升了电网运行稳定性。     

大规模储能电站参与电力系统自动发电控制的协调控制策略优化研究

文章提出了一种双层结构的储能电站参与电网二次调频的优化控制策略。首先,综合对比分析了常规机组与储能电站参与电网二次调频的技术特性,并在调度层面对储能电站与常规机组的功率进行解耦;然后研究了储能电站辅助火电机组调频的协调控制框架,以实现不同调频资源的合理分配;在储能电站主控层面,建立了表征储能实时调频能力的评估模型,并采用改进遗传算法对模型进行求解,以对储能各单元出力进行精细化协调管理;最后,基于仿真模型验证了所提控制策略的有效性。     

基于SOC均衡的分布式电池储能系统协同控制策略

研究分布式电池储能系统的优化控制方法以及电池荷电状态（SOC）均衡策略,提出基于SOC均衡的协同控制策略。利用多智能体系统（MAS）理论,实现电池储能系统的协同控制,并采用多智能体分布式算法,实现功率指令的自适应分配,进而实现SOC动态均衡。针对传统多智能体算法收敛速度较慢的问题,提出一种基于模型预测控制（MPC）的分布式算法,利用MPC对传统多智能体算法进行优化,提高收敛速度。最后利用实际储能功率数据进行仿真,验证了所提策略的有效性和算法在收敛速度上的优势。     

抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法

建立了一台容量为300 MW的抽水蓄能机组功率模型和容量为25 MW的飞轮储能阵列模型并分析了各自的充放电特性。然后,为了达到抽水蓄能机组综合调频指标提高至2倍,同时减小机组磨损进而降低损耗成本的目标,基于水电机组斜坡输入控制策略和飞轮储能阵列荷电状态(SOC)分段控制策略,提出了一种抽水蓄能-飞轮混合储能系统的协调控制策略。最后,根据某额定功率为300 MW的抽水蓄能机组历史运行数据,通过仿真实验验证了所提出的混合储能系统协调控制策略。结果表明：在电网二次调频过程中,提出的混合储能系统协调控制策略将抽水蓄能机组的综合调频性能指标提高2.29倍以上,能够显著减少抽水蓄能机组平稳运行阶段的频繁输出调整、进而降低损耗成本并提高抽水蓄能机组的稳态运行特性,同时保证飞轮储能阵列的SOC维持在合理水平。